بخشی از مقاله
هدف
ترکیبات بیواکتیو مواد مغذی هستند که به مقدار کم در گیاهان و محصولات طبیعی خوراکی وجود دارند و از جمله ترکیبات بیواکتیو ترکیبات فنولی هستند که تاثیرات زیادی در بدن دارند از جمله این تاثیرات میتوان به فعالیتهای ضد سرطانی، ضد التهابی و ضد میکروبی اشاره کرد.نقش ضد سرطانی و ضدالتهابی این ترکیبات در سالیان اخیر بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است و سعی بر تولید بیشتر این ترکیبات با استفاده از فرمنتورهای با حجم صنعتی و ضایعات کشاورزی ارزان قیمت مثل پوسته ، تفاله ودانه میوهها میباشد.خیلی از میکروارگانیسمها توانایی استفاده از این سوبستراها رو دارند و ترکیبات فنولیکی را تولید میکنند ولی بحث مهم تولید موثر و صرفه جویی در هزینه ها میباشد.
نتایج و بحث
تولید ترکیبات فنولیکی از مسیر پنتوز فسفات وابسته به پرولین پیش میرود و مسیر پنتوز فسفات تولید NADPH2 لازم برای سنتز پرولین فراهم می-سازد.مسیر پنتوز در نهایت با وارد شدن به مسیر شیکیمات و فنیل پروپانوئید در نهایت به آنتی اکسیدان فنولی ختم میشود.بر اساس نظریه شتی استفاده از آنالوگهای پرولینی خاص مثل هیدروکسی پرولین و آزیتیدین--2کربوکسیلت و یا تریتمنت کردن سلول گیاهی با میکروبهایی از جمله پسودوموناس باعث تحریک بیشتر سنتز آنتیاکسیدان های فنولی،رزماریک اسید و تولید موثر پرولین میشود.فعالیتهای آنزیمهای کلیدی مثل آنزیم G6PDH هم در سطح بالا دیده میشود.در تولید رزماریک اسید علاوه بر استفاده از آنالوگ های پرولین یا تریتمنت کردن محیط کشت گیاهی با میکروبهای خاص، یک روش اضافهتر وجود دارد که سلول گیاهی را با آنتی اکسیدان فنولی اگروژنوس تریتمت کرد.
نتیجه گیری کلی
استفاده موثر از پساب های کشاورزی در فرمنتورهای به عنوان سوبسترای میکروب ها و کنترل مسیرهای تولید ترکیبات فنولیکی منجر به تولید موثر ترکیبات فنولی میشود و صرفه جویی زیادی در بحث اقتصادی را به همراه دارد.
کلمات کلیدی: ترکیبات فنولیکی، فرمنتور، پنتوز فسفات،و شیکیمات
مقدمه
-1-1 ترکیبات بیواکتیو فنولیک
بیشتر ترکیبات بیواکتیو شامل متابولیتهای ثانویه هستند مثل آنتیبیوتیک، مایکوتوکسین، آلکالوئید، پیگمان، فاکتورهای رشد گیاهی و ترکیبات فنولیک.ترکیبات فنولیک ترکیبات فلاونوئیدها،اسیدهای فنولیک و پلی فنول ها را شامل میشوند. فلاونوئیدها بزرگترین گروه دسته گیاهی را تشکیل می-دهند و ترکیباتی با وزن مولکولی پایین هستند. فلاونوئید ها به دو دستهی آنتوسیانین و آنتوزانتین تقسیم میشوند. اسیدهای فنولیک شامل دو دستهی هیدروکسی بنزوییک اسید و هیدروکسی سینامیک اسید میباشد. دو دستهی اصلی اسیدهای هیدروکسی بنزوییک اسید اسید گالیک و اسید الاژیک میباشد که عمدتا قابل هیدرولیز شدن هستند.اسیدهای اصلی گروه هیدروکسی سینامیک اسید، اسید کافئیک و اسید فرولیک میباشد. ترکیبات پلی مری مثل پلی فنولی به اسم تانن ها معروف هستند و نرکیبتی با وزن مولکولی بالایی هستند و به دو دسته تقسیم میشوند: تاننهای فشرده و هیدرولیز شده. تانن های فشرده پلیمریهایی از کاتچین یا اپی کاتچین هستند که عمدتا در میوهها و لگوم ها یافت میشوند. تاننهای هیدرولیز شده پلیمر های اسید الاژیک و اسید گالیک هستند که داخل توت و آجیل یافت میشود.
-2-1 خواص ترکیبات فنولیک
گونههای اکسیژن واکنش پذیر با بروز بسیاری از بیماری ها مثل سرطان ، بیماریهای قلبی و عروقی و دیابت مرتب است.مطالعات اپیدمیولوژیکی نشان می-دهد رژیم غذایی غنی از میوه و سبزی باعث کاهش بروز میزان بیماریهای وابسته به اکسیداسیون کاهش یافته است. اثرات محافظتی علیه بیماری میوه و سبزیجات به دلیل وجود فیتوکمیکال با اثرات آنتی اکسیدانی میباشد. بیشتر ترکیبات فنولیکی با خاصیت آنتی اکسیدانی خود توانایی خود توانایی واکنش با اکسیژن واکنش پذیر را دارد تا عمکرد و هموستاز سلولی در حالت نرمال خود بماند.
-3-1 استخراج ترکیبات فنولیکی
استخراج ترکیبت فنولیکی با کیفیت بالا و و فعالیت بالا به همراه تخمیر میباشد .اینگونه ترکیبات بیواکتیو جزء متابولیتهای ثانویه حساب میشوند که بعد از اینکه رشد میکروارگانیم کامل شد متابولیت ثانویه تولید میکند. پروسه تخمیر به دو دسته تقسیم میشود:
: - submerged fermentation - SmF -1 رشد میکروارگانیسم تحت شرایط محیط مایع حاوی مواد مغذی صورت میگیرد.
: - Solidstate fermentation - SSF - -2 رشد میکروارگانیسم مثل قارچ روی محیط جامد صورت میگیرد و مواد مغذی رطوبت کافی را برای میکروارگانیسم محیا میکنند
در سال های اخیر SSF توجه زیادی را به خود جلب کرده است چون از بازده بالاتری و ویژگیهای بهتر محصول برخوردار در مقابسه با SMF است. به دلیل هزینه کم باقیمانده های کشاورزی و صنعتی به عنوان سوبسترا میتوان در SSF به کار روند و میزان مصرف آب در SSF بسیار کم است و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است و متعاقب آن سایز فرمانتور کوچکتر و مراحل پایین دستی آن کاهش مییابد. هزینه استریلیزاسیون و هم زدن کاهش مییابد. بسیاری از فاکتورها برای انجام دادن یک SSF موفق تاثیر دارد که شامل نوع میکروارگانیسم و محیط جامد که روی آن تخمیر انجام میشود. طیف وسیعی از میکروارگانیسم شامل قارچ، مخمر و باکتری در شرایط تخمیر مورد استفاده میشود. اگرچه نوع محصول و نوع تخمیر روی انتخاب نوع میکروارگانیسم اثر میگذارد.معمولا در شرایط SSF از قارچ های رشتهای فیلامنت دار استفاده میشود. بعد از کشت دادن میکرواگانسیم در SSF و تولید محصول میتوان بسته به نوع محصول از انواع حلالها یا روشهای استخراج استفاده کرد. نوع حلال و PH و غلظت آن بسیار حائز اهمیت است..
-4-1تولید ترکیبات فنولی از ضایعات کشاورزی صنعتی
یکی دیگر از مزایای SSF توانایی تولید ترکیبات بیواکتیو فنولی از ضایعات ارزان قیمت کشاورزی مثل تفاله،پوسته،هسته ودانه میوه ها میباشد. این ضایعات سالانه دور ریخته میشود ولی اخیرا بهآنها به عنوان منابع پر ارزش و ارزان قیمت تجدید پذیر توجه میشود. به عنوان مثال از ضایعات انار مثل پوسته و تفاله میتوان ترکیبات باارزشی مثل آنتوسیانین،تانن های هیدرولیز شده،اپی کاتچین، گالیک والاژیک اسید استخراج کرد که خاصیت ضد التهابی، ضد موتاسیونی و ضد سرطانی دارد. جدول 1 به مطالعات اخیر در مورد استفاده از SSF با میکروارگانیسم های مختلف و بسترهای متفاوت اشاره دارد.
-5-1اصلاح مسیر تخمیر جهت تولید بیشتر فیتوکمیکال ها
تولید ترکیبات فنولیک وابسته به مسیر پنتوز فسفات وابسته به پرولین است که براساس نقش پرولین در تنظیم متابولیسم پورین در سیستم بدن پستانداران این فرضیه تنظیم شده است. پرولین به وسیلهی یکسری واکنشهای احیا کننده از گلوتامات ساخته میشود و احیای P5C باعث افزایش ,+NADP سیتوزولی میشود که کوفاکتوری برای آنزیم G6PDH است .این آنزیم یک آنزیم کلیدی مسیر پنتوز فسفات است.سنتز پرولین باعث تحریک مسیر پنتوز فسفات و شیب آن به اریتروز 4 فسفات ، مسیر شیکیمات، مسیر فنیل پروپانوئید و تولید ترکیبات فنولیکی میباشد.
وجود پرولین به عنوان یه محصول نهایی در مقدار زیاد به صورت فیدبک مهاری روی اولین آنزیم این مسیر پرولین دخیدروژناز لثر مهاری دارد ولی براساس نظریهی شتی با استفاده از آنالوگهای سمی مثل هیدروکسی پرولین و آزیتیدین--2کربوکسیلت اثر مهاری این آنزیم را خنثی میکند و میکروارگانیسم مقاوم میشود و تولید پرولین حتی با وجود مقادیر زیاد پرولین زیاد ادامه مییابد و مسیر پنتوز فسفات برای تولید بیشتر ترکیبات فنولیکی تحریک میشود.
